JP7256721B2 - Particle Beam Profile Detector and Particle Beam Therapy Apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、加速された荷電粒子をがん等の患部に照射する粒子線治療装置において、粒子線ビームのプロファイルを測定する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring the profile of a particle beam in a particle beam therapy apparatus that irradiates an affected area such as cancer with accelerated charged particles.

粒子線治療とは、粒子線加速器により加速された荷電粒子(陽子や炭素等の重粒子の原子核)をがん患部に照射することにより、がん細胞を破壊するがん治療法である。粒子線は、飛程の終端付近で最も線量集中性が高くなる。このため、がん患部で多くのエネルギを放出させることができ、健康組織へのダメージを抑制できるという特徴がある。一方、粒子線は、小さな照射領域において、大きなエネルギを放出するため、計算を事前に行って照射領域(がん細胞のある標的)を限定し、限定した照射領域に高精度に粒子線を照射することが求められる。 Particle beam therapy is a cancer treatment method that destroys cancer cells by irradiating charged particles (atomic nuclei of heavy particles such as protons and carbon) accelerated by a particle beam accelerator. A particle beam has the highest dose concentration near the end of its range. As a result, a large amount of energy can be released from the cancer-affected area, and damage to healthy tissue can be suppressed. On the other hand, particle beams emit a large amount of energy in a small irradiation area, so calculations are performed in advance to limit the irradiation area (target with cancer cells), and the limited irradiation area is irradiated with high precision. are required to do so.

近年、細い粒子線ビームを用いて、ビームスポットで標的を塗りつぶす様に照射する、スポットスキャニング法が主流な照射法になっている。また、二つ以上の方向から標的に対して粒子線ビームを照射する方法が一般的に用いられる。このため、どの角度から、どのスポットへ、どの様な照射量で粒子線ビームを照射すれば良いかは、事前に最適化計算によって決定される。この最適化計算を行う過程は、治療計画と呼ばれる。 In recent years, a spot scanning method, in which a thin particle beam is used to irradiate a target with a beam spot so as to cover it, has become a mainstream irradiation method. Also, a method of irradiating a target with particle beams from two or more directions is generally used. Therefore, from which angle, to which spot, and with what dose the particle beam should be irradiated is determined in advance by optimization calculation. The process of performing this optimization calculation is called treatment planning.

また、治療計画において、粒子線が大きなエネルギを放出する飛程の終端を標的(がん細胞)に一致させるために、粒子線が、その中心軸方向において患者体内でどのような線量分布になるか、予め計測しておく必要がある。この計測は、一般的には、実際にビームをファントムに向かって出射して線量分布を測定することにより行われる。 Also, in the treatment plan, in order to match the end of the range where the particle beam emits large energy with the target (cancer cell), what kind of dose distribution will the particle beam have in the patient's body in the direction of its central axis? Or should it be measured in advance? This measurement is generally performed by actually emitting a beam toward a phantom and measuring the dose distribution.

例えば、特許文献1には、水を入れた容器をファントムとして、容器内の水の中に放射線測定センサを配置し、センサに向かって放射線を照射する測定方法が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a measurement method in which a container containing water is used as a phantom, a radiation measurement sensor is placed in the water in the container, and radiation is emitted toward the sensor.

特許文献2には、蛍光体を含む水をファントムとして用い、粒子線のペンシル状ビームをファントムに照射し、ビームが通過することによる発光を、ファントムの外側に配置した複数台のカメラで撮影することにより、ペンシル状ビームの線量分布を測定する技術が開示されている。 In Patent Document 2, water containing phosphor is used as a phantom, the phantom is irradiated with a pencil-shaped beam of particle beams, and the light emitted by the beam passing through is photographed by a plurality of cameras arranged outside the phantom. Accordingly, a technique for measuring the dose distribution of a pencil beam is disclosed.

特許文献3には、粒子線を水に照射した際に微弱光が発生することに着目し、透明な容器に水を入れたものをファントムとして、放射線をファントムに照射し、CCDカメラ等で、放射線の通過位置から発生する微弱光を撮影する技術が開示されている。 In Patent Document 3, focusing on the fact that weak light is generated when water is irradiated with a particle beam, a transparent container filled with water is used as a phantom, and the phantom is irradiated with radiation. Techniques for imaging weak light generated from positions through which radiation passes have been disclosed.

特許文献4には、固体ファントムの中空に水ファントムを挿入し、水ファントム内に、銀活性リン酸塩ガラス板を線量測定手段として配置し、放射線を照射する構成が開示されている。放射線を照射した後、銀活性リン酸塩ガラス板を水ファントムから取り出して、紫外線で励起すると、放射線が照射された個所の銀活性リン酸塩ガラスから蛍光が放出される。この蛍光をリーダーで読み取ることにより放射線量を測定することができる。 Patent Document 4 discloses a configuration in which a water phantom is inserted into the hollow of a solid phantom, a silver-activated phosphate glass plate is placed in the water phantom as a dose measuring means, and radiation is emitted. After irradiation, the silver-activated phosphate glass plate is removed from the water phantom and excited with ultraviolet light to emit fluorescence from the silver-activated phosphate glass at the radiation-irradiated locations. The radiation dose can be measured by reading this fluorescence with a reader.

特許第3839687号公報Japanese Patent No. 3839687 特許第5918865号公報(段落0032)Japanese Patent No. 5918865 (paragraph 0032) 特開2017-187286号公報JP 2017-187286 A 特許第4384897号公報Japanese Patent No. 4384897

粒子線の種類として、陽子線や重粒子線が知られているが、陽子線は、陽子がそれ以上分裂しないため、比較的まっすぐに飛んでいくのに対し、炭素等の原子核である重粒子線は、原子核に陽子と中性子が複数個含まれ、被検体中で一部が分裂しながら飛んでいく。そのため、陽子線と比較して、重粒子線は、図5(a)に示すようにビーム径が広がりやすいという特性があり、粒子線の標的の位置におけるスポット形状およびスポット内の線量分布(ビームプロファイル)を精度よく測定することが、治療計画を立てる上では必要でなる。 Proton beams and heavy particle beams are known as types of particle beams. In proton beams, protons do not split any further, so they fly relatively straight. A ray contains a plurality of protons and neutrons in the nucleus, and flies while partly splitting in the subject. For this reason, compared to proton beams, heavy ion beams have the characteristic of being more likely to spread in beam diameter as shown in Fig. 5(a). profile) with high accuracy is necessary for making a treatment plan.

粒子線治療装置は、大きな装置であるため、設置場所において構成部品を組み立てて完成させ、試運転を行った後に顧客に引き渡される。試運転期間中に、装置から実際に出射される粒子線の線量分布が測定され、稼働後の治療計画の作成に用いられることが望ましい。そのためには、粒子線治療装置の設置場所で、少なくとも粒子線の中心軸に直交する面内(スポット内)において、粒子線の線量分布(ビームプロファイル)を短時間で精度よく測定することが望まれる。 Since the particle beam therapy system is a large device, it is completed by assembling the component parts at the installation site, and is handed over to the customer after a test run. It is desirable that the dose distribution of particle beams actually emitted from the apparatus is measured during the trial operation period and used for creating a treatment plan after operation. For this purpose, it is desirable to measure the dose distribution (beam profile) of the particle beam with high accuracy in a short time at least within the plane (inside the spot) perpendicular to the central axis of the particle beam at the installation location of the particle beam therapy system. be

しかしながら、特許文献1に記載の技術により、ビームプロファイルを測定しようとすると、小さな放射線測定センサの位置を2次元に微小量ずつ移動させながら、繰り返し放射線(粒子線)を照射し、1点ずつ放射線強度を測定する必要がある(図3(a)参照)。そのため、ビームプロファイルの測定に長時間を要するという問題がある。 However, when attempting to measure the beam profile by the technique described in Patent Document 1, the position of a small radiation measurement sensor is moved two-dimensionally by minute amounts, and the radiation (particle beam) is repeatedly irradiated, and the radiation is emitted one point at a time. The intensity needs to be measured (see Figure 3(a)). Therefore, there is a problem that it takes a long time to measure the beam profile.

一方、特許文献2、3に記載の技術は、蛍光体の水溶液や水を粒子線が通過することにより発せられる光の強度をカメラで測定する方法であるが、スポット形状およびスポット内の線量分布(ビームプロファイル)を光量分布としてカメラで測定するためには、カメラの光軸と放射線の中心軸とを一致または平行になるように配置する必要がある。このときカメラに到達する光は、蛍光体の水溶液や水の放射線が通過した各位置で発せられた光を積算したものになるため、粒子線の中心軸のある位置における中心軸に直交する面内の光量分布(線量分布)を精度よく測定することは難しい。また、特許文献2の技術では蛍光体の水溶液をファントムとして用いるが、水に溶かすことができる蛍光体の濃度には上限があるため、粒子線の通過により発せられる蛍光の強度をある程度以上大きくすることは難しい。また、特許文献3の技術では水そのものの発光であるため、光の強度は微弱である。このため、光の強度によって測定する放射線の線量分布の精度をある程度以上に向上させることは難しいという課題もある。 On the other hand, the techniques described in Patent Documents 2 and 3 are methods of measuring the intensity of light emitted by a particle beam passing through an aqueous solution or water of a phosphor with a camera. In order to measure the (beam profile) as a light quantity distribution with a camera, it is necessary to arrange the optical axis of the camera and the central axis of the radiation to be aligned or parallel. At this time, the light that reaches the camera is the sum of the light emitted at each position through which the radiation of the aqueous solution of the phosphor or the water has passed. It is difficult to accurately measure the light intensity distribution (dose distribution) inside. In the technique of Patent Document 2, an aqueous phosphor solution is used as a phantom, but since there is an upper limit to the concentration of the phosphor that can be dissolved in water, the intensity of the fluorescence emitted by the passage of the particle beam must be increased to a certain extent or more. It is difficult. In addition, the technique of Patent Document 3 emits light from water itself, so the intensity of the light is weak. For this reason, there is also the problem that it is difficult to improve the accuracy of the dose distribution of radiation measured by light intensity beyond a certain level.

特許文献4に記載の技術は、銀活性リン酸塩ガラス板を、水中の線量分布を測定したい位置に配置し、放射線を照射した後、銀活性リン酸塩ガラス板を取り出して紫外線を照射して励起する必要があるため、1回の測定に手間と時間がかかる。このため、短時間で粒子線のビームプロファイルを測定するのは難しい。 In the technique described in Patent Document 4, a silver-activated phosphate glass plate is placed at a position where it is desired to measure the dose distribution in water, and after irradiation with radiation, the silver-activated phosphate glass plate is taken out and irradiated with ultraviolet rays. Since it is necessary to excite by using a single measurement, labor and time are required for one measurement. Therefore, it is difficult to measure the beam profile of particle beams in a short period of time.

本発明の目的は、水中の粒子線のビームプロファイルを短時間に簡便に測定することのできる検出器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a detector that can easily measure the beam profile of a particle beam in water in a short time.

上記目的を達成するために、本発明によれば、水槽と、前記水槽内に配置され、粒子線の照射を受けて蛍光を発する板状の蛍光体と、前記水槽の外に配置され、前記水槽を通過した前記蛍光を受光して、前記蛍光の受光面における強度分布を検出する光検出器とを有する粒子線ビームプロファイル検出器が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there are provided a water tank, a plate-like phosphor arranged in the water tank and emitting fluorescence when irradiated with a particle beam, and a phosphor arranged outside the water tank, and a photodetector that receives the fluorescence that has passed through the water tank and detects the intensity distribution of the fluorescence on the light receiving surface.

本発明によれば、水中の粒子線のビームプロファイルを短時間に簡便に測定することのできる検出器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detector which can measure the beam profile of the particle beam in water simply in a short time can be provided.

実施形態の粒子線治療装置の全体構造を示すブロック図1 is a block diagram showing the overall structure of a particle beam therapy system according to an embodiment; 実施形態の粒子線ビームプロファイル検出器100の構成を示す側面図FIG. 2 is a side view showing the configuration of the particle beam profile detector 100 of the embodiment; (a)従来技術のイオンチェンバーで線量分布を測定する場合の測定点を示すグラフ、(b)実施形態で測定される蛍光の2次元強度分布と、そのD-D’線上の線量分布を示すグラフ(a) Graph showing measurement points when dose distribution is measured in a conventional ion chamber, (b) Two-dimensional intensity distribution of fluorescence measured in the embodiment and its dose distribution on the DD' line. graph 実施形態2の粒子線ビームプロファイル検出器の構成を示す側面図FIG. 4 is a side view showing the configuration of the particle beam profile detector of Embodiment 2; (a)粒子線21の中心軸を含む面内(xz面)における広がりを示す説明図、(b)粒子線21の中心軸(z方向)の線量分布を示すグラフ、(c)粒子線の中心軸に垂直な方向(x方向)の線量分布を示すグラフ(a) Explanatory diagram showing the spread in the plane (xz plane) containing the central axis of the particle beam 21, (b) Graph showing the dose distribution of the central axis (z direction) of the particle beam 21, (c) of the particle beam Graph showing dose distribution in the direction perpendicular to the central axis (x direction) 実施形態2の粒子線照射装置の粒子線治療装置の治療計画装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a treatment planning device of a particle beam therapy system of a particle beam irradiation system according to Embodiment 2; 実施形態2の粒子線ビームプロファイル検出器の制御動作を示すフローチャート6 is a flow chart showing the control operation of the particle beam profile detector of the second embodiment; 実施形態2の粒子線治療装置において表示装置に表示される直近および過去の粒子線線量分布測定結果を示す表示画面例の説明図Explanatory diagram of an example of a display screen showing recent and past particle beam dose distribution measurement results displayed on the display device in the particle beam therapy system of the second embodiment. 実施形態3の検出器を構成を示す斜視図The perspective view which shows a structure of the detector of Embodiment 3. (a)および(b)比較例の測定方法を示す説明図(a) and (b) Explanatory drawing showing the measurement method of the comparative example

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

<<実施形態1>>
本実施形態の粒子線ビームプロファイル検出器を備えた粒子線治療装置について説明する。まず、図1を用いて粒子線治療装置の全体構造について説明する。
<<Embodiment 1>>
A particle beam therapy system equipped with the particle beam profile detector of this embodiment will be described. First, the overall structure of the particle beam therapy system will be described with reference to FIG.

粒子線治療装置は、図1に示すように、被検体(治療対象)を搭載するための治療台15と、粒子を加速する加速器12と、加速器12から出射された粒子線を被検体近傍まで輸送するビーム輸送系13と、ビーム輸送系13で輸送された粒子線を被検体に向かって照射する照射ノズル14とを備えている。粒子線の線量分布(ビームプロファイル)の測定時には、図1のように治療台15の上に、図2に示す構造の粒子線ビームプロファイル検出器100が配置される。 As shown in FIG. 1, the particle beam therapy system includes a treatment table 15 for mounting a subject (treatment target), an accelerator 12 for accelerating particles, and a particle beam emitted from the accelerator 12 to the vicinity of the subject. It has a beam transport system 13 for transporting, and an irradiation nozzle 14 for irradiating the particle beam transported by the beam transport system 13 toward the subject. When measuring the dose distribution (beam profile) of the particle beam, a particle beam profile detector 100 having the structure shown in FIG. 2 is arranged on the treatment table 15 as shown in FIG.

なお、図1の粒子線治療装置では、加速器12として、入射器11が接続されたシンクロトロン加速器を用いる例を示したが、サイクロトロン加速器等の他の構成の加速器を用いることももちろん可能である。入射器11としては、線形加速器を用いることができる。また、図1では、ビーム輸送系13と照射ノズル14は、回転ガントリー(不図示)に搭載され、被検体の周囲を回動可能な構成の例を示したが、固定されていても良い。 In the particle beam therapy system of FIG. 1, an example of using a synchrotron accelerator to which the injector 11 is connected is shown as the accelerator 12, but it is of course possible to use an accelerator with other configurations such as a cyclotron accelerator. . A linear accelerator can be used as the injector 11 . In FIG. 1, the beam transport system 13 and the irradiation nozzle 14 are mounted on a rotating gantry (not shown) to rotate around the subject, but they may be fixed.

また、入射器11、加速器12およびビーム輸送系13には、これらの動作を制御するビーム制御装置62が接続される。粒子線ビームプロファイル検出器100には、ビームプロファイル検出制御装置61が接続される。また、ビームプロファイル検出制御装置61には、治療計画装置63が接続され、測定した粒子線のビームプロファイル(線量分布)を用いて最適な治療計画を作成する。被検体の治療時には、ビーム制御装置62は、治療計画装置63が作成した治療計画に沿って粒子線を被検体に対して照射する。 A beam controller 62 is connected to the injector 11, accelerator 12 and beam transport system 13 to control their operations. A beam profile detection controller 61 is connected to the particle beam profile detector 100 . A treatment planning device 63 is also connected to the beam profile detection control device 61 to create an optimum treatment plan using the measured beam profile (dose distribution) of the particle beam. During treatment of the subject, the beam control device 62 irradiates the subject with the particle beam according to the treatment plan created by the treatment planning device 63 .

つぎに、粒子線ビームプロファイル検出器100の構成を図2を用いて説明する。 Next, the configuration of the particle beam profile detector 100 will be explained using FIG.

粒子線ビームプロファイル検出器100は、水槽40と、水槽40内に配置され、粒子線21の照射を受けて蛍光を発する薄い板状または膜状(以下、これらをまとめて板状と呼ぶ)の蛍光体51と、水槽40の外に配置された光検出器55とを備えている。光検出器55は、蛍光体51から発せられ、水槽40を通過した蛍光31を受光して、受光面における蛍光31の強度分布を検出する。 The particle beam profile detector 100 includes a water tank 40 and a thin plate-like or film-like (hereinafter collectively referred to as plate-like) that is placed in the water tank 40 and emits fluorescence when irradiated with the particle beam 21. A phosphor 51 and a photodetector 55 arranged outside the water tank 40 are provided. The photodetector 55 receives the fluorescence 31 emitted from the phosphor 51 and passing through the water tank 40 to detect the intensity distribution of the fluorescence 31 on the light receiving surface.

このような構成において水槽40内に、密度が人体に近い水43を入れ、水43中に板状の蛍光体51を配置して、粒子線21を照射ノズル14から照射することにより、人体の内部におけるのと近い粒子線21の線量分布を水中で生じさせる。蛍光体51は、蛍光体51が配置された位置における粒子線21の線量分布に対応した強度分布の蛍光を発する。よって、発せられた蛍光のうち水槽40を通過した蛍光31を光検出器55により受光して、受光面における光の強度分布を測定することにより、蛍光体51の位置における線量分布(ビームプロファイル)を測定することができる。 In such a configuration, water 43 having a density close to that of the human body is put in the water tank 40, a plate-like phosphor 51 is placed in the water 43, and the particle beam 21 is irradiated from the irradiation nozzle 14, thereby irradiating the human body. A dose distribution of the particle beam 21 similar to that inside is produced in water. The phosphor 51 emits fluorescence with an intensity distribution corresponding to the dose distribution of the particle beam 21 at the position where the phosphor 51 is arranged. Therefore, of the emitted fluorescence, the fluorescence 31 that has passed through the water tank 40 is received by the photodetector 55, and the intensity distribution of the light on the light receiving surface is measured to obtain the dose distribution (beam profile) at the position of the phosphor 51. can be measured.

このとき、板状の蛍光体51を、粒子線21の中心軸上の所望の位置であって、粒子線21の中心軸に垂直な面内に配置することにより、その面内における粒子線21の線量分布(ビームプロファイル)を一度に蛍光の強度分布に変換して測定することができる。よって、イオンチェンバーによってその位置を少しずつずらしながら線量を検出する場合よりも短時間でビームプロファイルを測定できる。 At this time, by arranging the plate-like phosphor 51 at a desired position on the central axis of the particle beam 21 and in a plane perpendicular to the central axis of the particle beam 21, the particle beam 21 can be measured by converting the dose distribution (beam profile) into the intensity distribution of fluorescence at once. Therefore, the beam profile can be measured in a shorter time than when detecting the dose while gradually shifting the position of the ion chamber.

また、本実施形態の粒子線ビームプロファイル検出器100は、粒子線の線量分布を水中で蛍光の強度分布に変換し、蛍光に水槽40を通過させる構成であるため、粒子線が水槽40の影響を受けない。よって、蛍光は、粒子線の線量分布を正確に反映している。蛍光は、蛍光波長を透過する透明な水槽40を通過し、光検出器55に検出される。水槽40を通過する際の蛍光の散乱と屈折は、予め測定しておき、その影響を構成する較正パターンを用意しておくことで補正可能である。 In addition, the particle beam profile detector 100 of the present embodiment converts the dose distribution of the particle beam into the intensity distribution of the fluorescence in water, and passes the fluorescence through the water tank 40. Therefore, the particle beam is affected by the water tank 40. do not receive Therefore, the fluorescence accurately reflects the dose distribution of the particle beam. The fluorescence passes through a transparent water bath 40 that transmits fluorescence wavelengths and is detected by a photodetector 55 . Scattering and refraction of the fluorescence as it passes through the water bath 40 can be measured in advance and corrected for by preparing a calibration pattern that accounts for the effect.

したがって、粒子線21に水槽40を通過させてから蛍光体に照射する場合と比較して、蛍光を水槽40に通過させる本実施形態の構成は、水槽40を通過する際に生じる粒子線の散乱の影響を受けることがなく、人体内の線量分布に対応した水中の線量分布を精度よく、かつ、高速に測定することができる。 Therefore, compared with the case where the particle beam 21 is passed through the water tank 40 and then irradiated onto the phosphor, the configuration of the present embodiment in which the fluorescent light is passed through the water tank 40 is less scattering of the particle beam that occurs when passing through the water tank 40. It is possible to accurately and quickly measure the dose distribution in water corresponding to the dose distribution in the human body without being affected by the

また、板状の蛍光体51は、水に蛍光体を溶かした水溶液と比較して、蛍光体の濃度が高いため、強度の大きな蛍光を発することができる。よって、光検出器55は、受光面において蛍光の強度分布を精度よく検出することができる。 In addition, since the plate-like phosphor 51 has a higher concentration of the phosphor than an aqueous solution in which the phosphor is dissolved in water, it can emit fluorescence with a high intensity. Therefore, the photodetector 55 can accurately detect the fluorescence intensity distribution on the light receiving surface.

このように、本実施形態では、粒子線照射装置から照射される粒子線の線量分布を所望の方向についてを短時間に簡便に測定することができる。 As described above, in this embodiment, the dose distribution of the particle beam emitted from the particle beam irradiation device can be easily measured in a desired direction in a short time.

具体的には、図2の構造の粒子線ビームプロファイル検出器は、板状の蛍光体51が、水槽40の底面に配置されている。粒子線21は照射ノズル14から出射され、水槽40に蓄えられた水43を深さ方向に通過して、底面の蛍光体51に到達し、蛍光体51に照射される。蛍光体51は、上方から粒子線21の照射を受けて、少なくとも水槽40の底面部材41に向かって蛍光を発する構造である。 Specifically, in the particle beam profile detector having the structure shown in FIG. The particle beam 21 is emitted from the irradiation nozzle 14 , passes through the water 43 stored in the water tank 40 in the depth direction, reaches the phosphor 51 on the bottom surface, and is irradiated to the phosphor 51 . The phosphor 51 has a structure that receives irradiation of the particle beam 21 from above and emits fluorescence toward at least the bottom member 41 of the water tank 40 .

板状の蛍光体51としては、例えば、蛍光体粒子層を板状の支持体に搭載した構造のものを用いることができる。この場合、蛍光体粒子層を水槽40の底面部材41に向けて、板状の支持体を上方に向けて配置することにより、粒子線21は、支持体を通過して蛍光体粒子層に到達し、蛍光体粒子層は底面部材41に向かって蛍光を発する。また、蛍光体粒子層を上方に向け、支持体を底面部材41に向けた配置することも可能である。この場合、蛍光体粒子層から発せられた蛍光が支持体を透過して底面部材41に向かうように、支持体としては蛍光体粒子層から発せられた蛍光を透過する材質で構成されたものを用いる。 As the plate-like phosphor 51, for example, one having a structure in which a phosphor particle layer is mounted on a plate-like support can be used. In this case, by arranging the plate-like support facing upward, with the phosphor particle layer facing the bottom member 41 of the water tank 40, the particle beam 21 passes through the support and reaches the phosphor particle layer. Then, the phosphor particle layer emits fluorescence toward the bottom member 41 . It is also possible to arrange the support so that the phosphor particle layer faces upward and the support faces the bottom member 41 . In this case, the support is made of a material that transmits the fluorescence emitted from the phosphor particle layer so that the fluorescence emitted from the phosphor particle layer is transmitted through the support and directed toward the bottom member 41 . use.

板状の蛍光体51としては、蛍光体を含有するセラミック、ガラス、または樹脂によって構成されているものを用いることも可能である。この場合、自己支持性のある蛍光体51を構成することができるため、蛍光体51は、支持体を備えない構成にすることも可能である。 As the plate-like phosphor 51, it is possible to use a phosphor-containing ceramic, glass, or resin. In this case, since the phosphor 51 having self-supporting properties can be configured, the phosphor 51 can be configured without a support.

また、板状の蛍光体51は、放射線のエネルギーを光に変換することができるものであれば、どのようなものでもよい。ここでいう、蛍光体(蛍光物質)とは、放射線によって励起され、蛍光を発しながら低いエネルギーに遷移する物質をいう。 Also, the plate-like phosphor 51 may be of any type as long as it can convert radiation energy into light. The phosphor (fluorescent substance) as used herein refers to a substance that undergoes a transition to low energy while being excited by radiation and emitting fluorescence.

蛍光体51が、蛍光体粒子層を板状の支持体に搭載した構造である場合、支持体としては、例えば紙を用いることができる。このような支持体に、蛍光体粉末を溶剤に溶かしたものを塗布した後乾燥させることにより製造することができる。この構成の蛍光体51は、薄いため、光検出器55の受光面にくっきりした像を結ぶことができ、発光量も多いというメリットがある。ただし、支持体および蛍光体粒子層が水43で濡れないように、全体を樹脂で覆う等の防水加工を施すことが望ましい。具体的には例えば、蛍光体51の両側を薄い(数十~数百μm程度)プラスチック膜で覆い、辺縁を接着剤または熱で封じた構成とする。また例えば、蛍光体51の両側にプラスチックを蒸着することにより防水加工する事も考えられる。蛍光体51を覆うプラスチックからなる防水層は、いずれにしても、水槽40の底面部材41の厚さ(一般的には、2~5cm厚さ)と比べて十分薄いため、粒子線21が通過した場合に粒子線21が散乱する現象も微小である。 When the phosphor 51 has a structure in which a phosphor particle layer is mounted on a plate-like support, paper, for example, can be used as the support. It can be produced by applying a phosphor powder dissolved in a solvent to such a support and then drying it. Since the phosphor 51 having this configuration is thin, it can form a clear image on the light receiving surface of the photodetector 55, and has the advantage of emitting a large amount of light. However, in order to prevent the support and the phosphor particle layer from getting wet with water 43, it is desirable to perform waterproofing such as covering the whole with resin. Specifically, for example, both sides of the phosphor 51 are covered with a thin (several tens to several hundred μm) plastic film, and the edge is sealed with an adhesive or heat. Further, for example, it is conceivable that both sides of the phosphor 51 are waterproofed by vapor-depositing plastic. In any case, the waterproof layer made of plastic that covers the phosphor 51 is sufficiently thin compared to the thickness of the bottom member 41 of the water tank 40 (generally 2 to 5 cm thick), so that the particle beam 21 can pass through. The phenomenon that the particle beam 21 scatters is also very small.

一方、板状の蛍光体51として、蛍光体を含有するセラミック、ガラス、または樹脂によって構成する場合、例えば、蛍光物質の粉末をセラミック、ガラス、またはプラスチック中に分散させた後、成形したものを用いることができる。これらの場合、セラミック、ガラス、または樹脂によって、蛍光体へ水が到達するのを防止することができるため、別途の防水加工を省略できる場合がある。 On the other hand, when the plate-like phosphor 51 is made of ceramic, glass, or resin containing phosphor, for example, powder of the phosphor is dispersed in ceramic, glass, or plastic, and then molded. can be used. In these cases, the ceramic, glass, or resin can prevent water from reaching the phosphor, so that separate waterproofing may be omitted.

なお、水槽40のうち少なくとも蛍光31が通過する領域は、蛍光31を透過する部材で構成されている。また、この部材は、蛍光の反射防止構造を有することが望ましい。例えば、図2の構成では、蛍光31が水槽40の底面部材41を通過する。このため、透明な水槽40の底面部材41で光が乱反射し、光検出器55上の像がぼやける事を防ぐため、底面部材41として、乱反射防止構造(例えば所定の凹凸構造)が設けられたガラスを使用することが好ましい。また、底面部材41を構成する樹脂やガラスに、反射光を遮断する偏光フィルムを張り付けてもよい。 At least a region through which the fluorescent light 31 passes in the water tank 40 is made of a member that allows the fluorescent light 31 to pass therethrough. It is also desirable that this member has an antireflection structure for fluorescence. For example, in the configuration of FIG. 2, fluorescence 31 passes through bottom member 41 of water tank 40 . Therefore, in order to prevent light from being diffusely reflected by the bottom surface member 41 of the transparent water tank 40 and blurring the image on the photodetector 55, the bottom surface member 41 is provided with an anti-diffuse reflection structure (for example, a predetermined concave-convex structure). It is preferred to use glass. Also, a polarizing film that blocks reflected light may be attached to the resin or glass forming the bottom member 41 .

また、水槽40の底面部材41を通過する際の光の屈折角度には波長依存性があるため、底面部材41と光検出器55との間の光軸上に、蛍光31の波長を選択的に透過する光学フィルタを設置してもよい。これにより、蛍光31のみを光検出器55に到達させることができる。 In addition, since the refraction angle of light passing through the bottom member 41 of the water tank 40 has wavelength dependence, the wavelength of the fluorescence 31 is selectively placed on the optical axis between the bottom member 41 and the photodetector 55. An optical filter may be provided to transmit the This allows only the fluorescence 31 to reach the photodetector 55 .

また、光学フィルタを光検出器55の前に設置することにより、大線量の粒子線21のビームプロファイルを測定する際に、光検出器55に到達する蛍光31の強度を光検出器55が検出可能な範囲の強度まで低下させることもできる。 In addition, by installing an optical filter in front of the photodetector 55, the photodetector 55 detects the intensity of the fluorescence 31 reaching the photodetector 55 when measuring the beam profile of the large-dose particle beam 21. It can also be reduced to as much strength as possible.

光検出器55は、水槽40の底面部材41を透過した蛍光31を検出する位置に配置されている。光検出器55としては、受光面における光量分布が検出できるものであればどのようなものでもよく、例えば、CCDやCMOSカメラや、複数の半導体光検出器を2次元アレイに配列したもの等を用いることができる。また、光検出器55がレンズを内蔵していてもよい。 The photodetector 55 is arranged at a position to detect the fluorescence 31 transmitted through the bottom member 41 of the water tank 40 . The photodetector 55 may be of any type as long as it can detect the light intensity distribution on the light receiving surface. For example, a CCD or CMOS camera, or a two-dimensional array of semiconductor photodetectors, etc. can be used. Also, the photodetector 55 may incorporate a lens.

これにより、光検出器55は、図3(b)の左側の図のように、粒子線21の光軸に対して垂直な面内における蛍光の強度分布を2次元に検出することができる。この蛍光の強度分布を予め求めておいた蛍光強度と線量との関係に基づいて補正することにより、粒子線21の光軸に対して垂直な面内におけるビームプロファイルを2次元に求めることができる。図3(b)の右側の図は、左側の図に示したD-D’の線上の線量分布を示すグラフである。 As a result, the photodetector 55 can two-dimensionally detect the fluorescence intensity distribution in the plane perpendicular to the optical axis of the particle beam 21, as shown in the left diagram of FIG. 3(b). By correcting this fluorescence intensity distribution based on the previously determined relationship between the fluorescence intensity and the dose, the beam profile in the plane perpendicular to the optical axis of the particle beam 21 can be obtained two-dimensionally. . The diagram on the right side of FIG. 3(b) is a graph showing the dose distribution on the line D-D' shown in the diagram on the left side.

本実施形態の粒子線ビームプロファイル検出器100を用いることにより、2次元のビームプロファイルが一度の測定で得られるため、比較例として図3(a)に示すように、イオンチェンバーを用いて1点ずつ測定している場合よりも、短時間で精度よく線量分布を測定することができる。 By using the particle beam profile detector 100 of the present embodiment, a two-dimensional beam profile can be obtained in one measurement. As a comparative example, as shown in FIG. Dose distribution can be measured more accurately in a short time than when measuring one by one.

なお、上述の実施形態1において、光検出器55は、粒子線21が当たらない場所にあることが、耐久性の面で望ましい。そのため、例えば、図2の構造のように、光検出器55は、粒子線21の直下ではなく、少し離れた場所に配置することができる。この場合、水槽40の底面部材41と光検出器55との間には、蛍光31を偏向させ光検出器55に到達させる偏向部材(ミラー)52が配置されている。偏向部材52は、支持構造53によって支持され、しかも、回転軸54を中心に回動可能な構成である。 In the first embodiment described above, the photodetector 55 is desirably placed in a place where the particle beam 21 does not hit it, in terms of durability. Therefore, for example, like the structure of FIG. 2, the photodetector 55 can be arranged not directly under the particle beam 21, but at a location slightly away from it. In this case, a deflection member (mirror) 52 that deflects the fluorescent light 31 and causes it to reach the photodetector 55 is arranged between the bottom member 41 of the water tank 40 and the photodetector 55 . The deflection member 52 is supported by a support structure 53 and is rotatable around a rotation shaft 54 .

また、光検出器55を水槽40の底面部材41に近い場所に配置し、光検出器55の上部を鉛などで遮蔽しても良い。 Alternatively, the photodetector 55 may be arranged near the bottom member 41 of the water tank 40 and the upper portion of the photodetector 55 may be shielded with lead or the like.

図2の構造では、光検出器55は、筐体50の内部に配置され、筐体50は、蛍光31が通過する領域を除いて暗室構造であることが望ましい。これにより、治療台15が配置されている環境からの光が、光検出器55の測定結果を与える影響を低減できる。水槽40は筐体50の上に搭載され、筐体50は水槽40を支持する支持台の機能を兼用している。水槽40は、筐体50から脱着可能な構造にしても良い。 In the structure of FIG. 2, the photodetector 55 is arranged inside the housing 50, and the housing 50 is preferably a darkroom structure except for the area through which the fluorescent light 31 passes. This can reduce the influence of the light from the environment in which the treatment table 15 is placed on the measurement results of the photodetector 55 . The water tank 40 is mounted on a housing 50 , and the housing 50 also functions as a support base for supporting the water tank 40 . The water tank 40 may have a structure that is detachable from the housing 50 .

また、光検出器55の受光面において、鮮明で歪みの少ない蛍光31の像を結像させるため、鏡を支持し、その位置や角度を調整する構造54をさらに配置してもよい。 Further, in order to form a clear image of the fluorescence 31 with little distortion on the light receiving surface of the photodetector 55, a structure 54 for supporting a mirror and adjusting its position and angle may be further arranged.

また、光検出器55の位置、距離を調整するため、光検出器55は、光学ステージ156に搭載されていることが望ましい。 Moreover, the photodetector 55 is preferably mounted on the optical stage 156 in order to adjust the position and distance of the photodetector 55 .

本実施形態では、光検出器55を水槽40の外に配置しているため、視野が広く、歪みの少ない像を撮影することができる。また、光検出器55やそのケーブルの防水加工が不要であり、粒子線ビームプロファイル検出器100の耐久性が高い。 In this embodiment, since the photodetector 55 is arranged outside the water tank 40, an image with a wide field of view and little distortion can be captured. Moreover, the photodetector 55 and its cable need not be waterproofed, and the particle beam profile detector 100 has high durability.

<<実施形態2>>
実施形態2の粒子線ビームプロファイル検出器100について説明する。
<<Embodiment 2>>
A particle beam profile detector 100 of Embodiment 2 will be described.

実施形態1の粒子線ビームプロファイル検出器では、蛍光体51が水槽40の底面に配置される構成であるため、粒子線の中心軸に直交する面内の2次元の線量分布(ビームプロファイル)を測定できるが、粒子線の中心軸上の異なる複数の位置でビームプロファイルをそれぞれ測定する場合、水槽40の水の深さを変えて、複数回測定を行う必要がある。そこで、実施形態2の粒子線ビームプロファイル検出器100では、図4に示すように、板状の蛍光体51を水槽40内で上下動させる蛍光体駆動部70を配置し、水槽40の水の深さを変えることなく、水面から蛍光体51まで距離を変更できるようにした。 In the particle beam profile detector of Embodiment 1, since the phosphor 51 is arranged on the bottom surface of the water tank 40, the two-dimensional dose distribution (beam profile) in the plane orthogonal to the central axis of the particle beam is obtained. Although it can be measured, when measuring the beam profile at a plurality of different positions on the central axis of the particle beam, it is necessary to change the depth of the water in the water tank 40 and perform the measurement a plurality of times. Therefore, in the particle beam profile detector 100 of Embodiment 2, as shown in FIG. The distance from the water surface to the phosphor 51 can be changed without changing the depth.

具体的には、蛍光体駆動部70は、水槽40の内壁に深さ方向に備えられた軌道72と、蛍光体51を底面に平行に保持して軌道72に沿って移動する駆動部71と、を含む。軌道72は、水槽40の内壁に深さ方向に平行に配置され、駆動部71は、モータと車輪等を含み、軌道72に沿って移動することにより、蛍光体51を底面に平行に保ったまま水の深さ方向に上下動させる。 Specifically, the phosphor drive unit 70 includes a track 72 provided in the depth direction on the inner wall of the water tank 40, and a drive unit 71 that holds the phosphor 51 parallel to the bottom surface and moves along the track 72. ,including. The track 72 was arranged parallel to the depth direction on the inner wall of the water tank 40, and the drive unit 71 included a motor, wheels, etc., and moved along the track 72 to keep the phosphor 51 parallel to the bottom surface. Move it up and down in the direction of the depth of the water.

また、水槽40の底面部材41と光検出器55との間には、底面部材41を透過した蛍光31を光検出器55に向かって集光する集光光学系73と、集光光学系73の光検出器55に対する距離を可変にする駆動部56,74とがさらに配置されている。具体的には、光検出器55は、駆動部56に搭載され、集光光学系73は、駆動部74に搭載されている。光検出器55と偏向部材52との間には、蛍光31の光軸に沿って軌道75が配置されている。駆動部56,57は、いずれもモータと車輪等を含み、それぞれ独立して、軌道75上を移動することができる。この機構により、集光光学系73の光検出器55に対する位置を調整することにより、蛍光体51が上下動した場合でも、光検出器55の受光面に、蛍光31を結像させることができる。 In addition, between the bottom member 41 of the water tank 40 and the photodetector 55, a light collecting optical system 73 for collecting the fluorescence 31 transmitted through the bottom member 41 toward the light detector 55 and a light collecting optical system 73 and a drive unit 56, 74 for varying the distance from the photodetector 55 are further arranged. Specifically, the photodetector 55 is mounted on the driving section 56 and the condensing optical system 73 is mounted on the driving section 74 . A track 75 is arranged along the optical axis of the fluorescent light 31 between the photodetector 55 and the deflection member 52 . Both drive units 56 and 57 include motors, wheels, and the like, and can independently move on track 75 . With this mechanism, by adjusting the position of the condensing optical system 73 with respect to the photodetector 55, the fluorescence 31 can be imaged on the light receiving surface of the photodetector 55 even when the phosphor 51 moves up and down. .

ビームプロファイル検出制御装置61内には、図4に示すように駆動制御部61aが配置されている。駆動制御部61aは、蛍光体51の駆動部70と、光検出器55の駆動部56と、集光光学系73の駆動部74を制御することにより、蛍光体51の上下動に応じて、集光光学系73の光検出器55に対する位置を予め定めた位置に配置する。これにより、蛍光体51を上下動させて、水面からの距離(深さ)を所定の範囲で変化させながら、蛍光体51からの蛍光31を集光光学系73で集光して蛍光検出器55の受光面に常に結像させることができる。 A drive controller 61a is arranged in the beam profile detection controller 61 as shown in FIG. The drive control unit 61a controls the driving unit 70 of the phosphor 51, the driving unit 56 of the photodetector 55, and the driving unit 74 of the condensing optical system 73, so that according to the vertical movement of the phosphor 51, The position of the condensing optical system 73 with respect to the photodetector 55 is arranged at a predetermined position. As a result, the fluorescence 31 from the phosphor 51 is condensed by the condensing optical system 73 while the distance (depth) from the water surface is changed within a predetermined range by moving the phosphor 51 up and down. An image can always be formed on the light receiving surface of 55 .

よって、粒子線の中心軸の各深さに蛍光体51を移動させて、その都度、中心軸に垂直な面内の線量の2次元分布を測定することにより、複数の深さにおける粒子線の2次元の線量分布(ビームプロファイル)、または、3次元の線量分布を得ることができる。 Therefore, by moving the phosphor 51 to each depth of the central axis of the particle beam and measuring the two-dimensional distribution of the dose in the plane perpendicular to the central axis each time, the particle beam at a plurality of depths can be obtained. A two-dimensional dose distribution (beam profile) or a three-dimensional dose distribution can be obtained.

また、粒子線の中心軸に垂直な面内の線量の和を、深さごとに求めることにより、図5(b)のように粒子線の中心軸方向の線量分布を得ることができる。
なお、駆動制御部61aは、光検出器55の駆動部56や集光光学系73の駆動部74の制御を、位置を指示する位置制御で行ってもよいし、移動量を指示する制御で行ってもよい。位置制御の場合、駆動部56、74に、例えば、レーザーを用いて基準物との距離を測定することにより、位置を検出する構造を備える移動量で制御する場合、駆動部56、74は、モータ或いは車輪の回転数で移動量を測定する構造や、軌道上に付した印を読み取ることで移動量を推定する構造を備えることが望ましい。
Further, by calculating the sum of the doses in the plane perpendicular to the central axis of the particle beam for each depth, the dose distribution in the central axis direction of the particle beam can be obtained as shown in FIG. 5(b).
Note that the drive control unit 61a may control the drive unit 56 of the photodetector 55 and the drive unit 74 of the condensing optical system 73 by position control that instructs the position, or by control that instructs the amount of movement. you can go In the case of position control, the drive units 56 and 74 are provided with a structure for detecting the position by measuring the distance to the reference object using a laser, for example. It is desirable to have a structure for measuring the amount of movement based on the number of revolutions of the motor or wheels, or a structure for estimating the amount of movement by reading marks on the track.

一方、治療計画装置63内には、図6に示すように治療領域設定部63aと、照射位置最適化計画部63bと、粒子線ビームプロファイル格納部63cとが備えられている。治療領域設定部63aは、ユーザに被検体のCT画像等を表示し、その画像上で被検体内の治療すべき領域の設定を受け付ける等することにより、治療領域を設定する。粒子線ビームプロファイル格納部63cは、粒子線ビームプロファイル検出制御装置61から測定した粒子線ビームプロファイルを受け取って格納する。照射位置最適化計画部63bは、治療領域の全体に所定線量以上の粒子線を照射するための、粒子線を照射すべき複数スポットの配置(治療計画)を最適化計算により作成する。 On the other hand, in the treatment planning device 63, as shown in FIG. 6, a treatment region setting unit 63a, an irradiation position optimization planning unit 63b, and a particle beam profile storage unit 63c are provided. The treatment region setting unit 63a displays a CT image or the like of the subject to the user, and sets the treatment region by, for example, accepting setting of a region to be treated within the subject on the image. The particle beam profile storage unit 63c receives and stores the measured particle beam profile from the particle beam profile detection control device 61 . The irradiation position optimization planning unit 63b creates an arrangement (treatment plan) of a plurality of spots to be irradiated with particle beams by optimization calculation in order to irradiate the entire treatment area with a particle beam of a predetermined dose or more.

<ビームプロファイル測定>
ここで、粒子線治療装置の粒子線ビームプロファイルの検出時の各部の動作について説明する。
<Beam profile measurement>
Here, the operation of each part when detecting the particle beam profile of the particle beam therapy system will be described.

ユーザまたはオペレータは、治療室81内の治療台15の上に、粒子線ビームプロファイル検出器100を設置する。このとき、照射ノズル14から照射される粒子線が、水槽40の上部開口から深さ方向に進んで蛍光体51に到達するように、照射ノズル14と粒子線ビームプロファイル検出器100の位置合わせをする。水槽40には、ビームプロファイルを測定する深さ方向の範囲が水中に入るように、所定の深さまで水を満たしておく。なお、ここでは深さ方向(粒子線の軸方向)の測定範囲は、予め定められている場合について説明するが、測定範囲を不図示の入力手段を介して、ユーザから受け付ける構成にしてもよい。 A user or operator installs the particle beam profile detector 100 on the treatment table 15 in the treatment room 81 . At this time, the irradiation nozzle 14 and the particle beam profile detector 100 are aligned so that the particle beam irradiated from the irradiation nozzle 14 travels in the depth direction from the upper opening of the water tank 40 and reaches the phosphor 51 . do. The water tank 40 is filled with water to a predetermined depth so that the range in the depth direction for measuring the beam profile is submerged in the water. Here, the case where the measurement range in the depth direction (the axial direction of the particle beam) is predetermined will be described, but the measurement range may be received from the user via input means (not shown). .

制御室82には、粒子線ビームプロファイル検出制御装置61と治療計画装置63が配置されている。ビームプロファイル検出制御装置(以下、単に制御装置とも呼ぶ)61は、メモリとCPUとを内蔵しており、メモリに予め格納されたプログラムをCPUが読み込んで実行することにより図7のフローのように各部を制御し、ビームプロファイルを測定する機能をソフトウエアにより実現する。ただし、本実施形態のビームプロファイル検出制御装置61は、その一部または全部をハードウエアによって実現することも可能である。例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなカスタムICや、FPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなプログラマブルICを用いてビームプロファイル検出制御装置61を構成し、その機能を実現するように回路設計を行えばよい。 A particle beam profile detection control device 61 and a treatment planning device 63 are arranged in the control room 82 . A beam profile detection control device (hereinafter simply referred to as a control device) 61 incorporates a memory and a CPU. The function to control each part and measure the beam profile is realized by software. However, the beam profile detection control device 61 of this embodiment can also be implemented partially or wholly by hardware. For example, a custom IC such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or a programmable IC such as an FPGA (Field-Programmable Gate Array) is used to configure the beam profile detection control device 61, and a circuit to realize its function. You can do the design.

まず、制御装置61は、粒子線の軸方向の予め定めておいた測定範囲内の予め定めた開始位置に蛍光体51を配置するように、駆動制御部61aに指示する(ステップ701)。駆動制御部61aは、蛍光体51を保持する駆動部71を駆動し、軌道72に沿って移動させることにより、予め定めた開始位置に蛍光体51を配置する。また、同時に駆動制御部61aは、駆動部56,74を駆動し、蛍光体51の位置に応じて、予め定めておいた位置に光検出器55と集光光学系73を配置する。 First, the controller 61 instructs the drive controller 61a to place the phosphor 51 at a predetermined start position within a predetermined measurement range in the axial direction of the particle beam (step 701). The drive control unit 61a drives the driving unit 71 that holds the phosphor 51 to move it along the track 72, thereby arranging the phosphor 51 at a predetermined start position. At the same time, the drive control unit 61 a drives the drive units 56 and 74 to arrange the photodetector 55 and the light collecting optical system 73 at predetermined positions according to the position of the phosphor 51 .

制御装置61は、ビーム制御装置62に粒子線の照射を指示する。ビーム制御装置62が、加速器12等を制御することにより、照射ノズル14から粒子線が照射される(ステップ702)。ビームの照射は高速に行われる。一般的には、数ミリ秒から数十ミリ秒で開始、終了する。 The controller 61 instructs the beam controller 62 to irradiate the particle beam. The beam controller 62 controls the accelerator 12 and the like to irradiate the particle beam from the irradiation nozzle 14 (step 702). Beam irradiation is performed at high speed. Generally, it starts and ends in a few milliseconds to tens of milliseconds.

粒子線21は、主平面が粒子線21の軸方向に直交するように配置された蛍光体51に照射され、蛍光体51は蛍光体51の主平面における線量分布(ビームプロファイル)に対応した強度分布の蛍光31を発する。蛍光は、水槽40の底面を透過し、偏向部材52により偏向され、集光光学系73により集光され、光検出器55の受光面に結像される。 The particle beam 21 irradiates the phosphor 51 arranged so that the main plane is orthogonal to the axial direction of the particle beam 21, and the phosphor 51 has an intensity corresponding to the dose distribution (beam profile) on the main plane of the phosphor 51. Emit a distribution of fluorescence 31 . The fluorescence is transmitted through the bottom surface of the water tank 40 , deflected by the deflection member 52 , condensed by the condensing optical system 73 , and imaged on the light receiving surface of the photodetector 55 .

光検出器55は、受光面の蛍光の強度分布を検出する(ステップ703)。このとき、光検出器55が強度分布を検出するタイミングは、制御装置61が制御する。例えば、光検出器55がカメラの場合には、撮像するタイミング、例えばシャッタを、制御装置61がビーム制御装置62に粒子線を照射を指示する出射信号をトリガーとして開閉することにより、粒子線の照射と蛍光の検出とを同期させることができる。
ビームプロファイル検出制御装置61は、光検出器55が検出した蛍光の強度分布を受け取って、予め求めておいた数式を用いて較正することにより粒子線の線量分布(ビームプロファイル)に変換し、内蔵するメモリに格納する。蛍光体51の発光量と照射される放射線21の線量は、比例関係に近い事が分かっているが、測定する前に両者の関係(線形性)を求めて、較正する。また、蛍光の水槽40の底面板を通過する際の屈折等についても予め測定しておき、ビームプロファイルを較正する。
The photodetector 55 detects the fluorescence intensity distribution on the light receiving surface (step 703). At this time, the control device 61 controls the timing at which the photodetector 55 detects the intensity distribution. For example, when the photodetector 55 is a camera, the timing of imaging, for example, opening and closing the shutter with the control device 61 triggering an emission signal for instructing the beam control device 62 to irradiate the particle beam. Illumination and fluorescence detection can be synchronized.
The beam profile detection control device 61 receives the fluorescence intensity distribution detected by the photodetector 55, converts it into a particle beam dose distribution (beam profile) by calibrating it using a formula obtained in advance, and incorporates the stored in memory. Although it is known that the amount of light emitted by the phosphor 51 and the dose of the radiation 21 to be irradiated are close to a proportional relationship, the relationship (linearity) between the two is obtained and calibrated before measurement. In addition, refraction and the like when passing through the bottom plate of the fluorescent water tank 40 are also measured in advance to calibrate the beam profile.

制御装置61は、蛍光体51の位置を予め定めた深さだけ移動させるように駆動制御部61aに指示する(ステップ704)。駆動制御部61aは、駆動部71を制御して蛍光体51を移動させるとともに、駆動部56、74を制御して、蛍光51の発する蛍光31が受光面に結像するように、光検出器55と集光光学系73も移動させる。 The control device 61 instructs the drive control section 61a to move the position of the phosphor 51 by a predetermined depth (step 704). The drive control unit 61a controls the drive unit 71 to move the phosphor 51, and controls the drive units 56 and 74 so that the fluorescence 31 emitted by the fluorescence 51 is imaged on the light receiving surface of the photodetector. 55 and the condensing optical system 73 are also moved.

そして、ステップ702に戻って、制御装置61は、粒子線を照射させ、蛍光体51の現在の位置における強度分布を検出させ、粒子線の線量分布(ビームプロファイル)に変換して、内蔵するメモリに格納する(ステップ702~701)。これらの動作を、蛍光体51が、測定範囲(深さ方向)のすべての測定位置に配置されるまで繰り返す(ステップ705)。測定範囲のすべての測定位置の線量分布を測定したならば、制御装置61は、メモリに格納してきた各位置におけるビームプロファイルを治療計画装置63の粒子線ビームプロファイル格納部63cに格納する(ステップ706)。粒子線ビームプロファイル格納部63cに格納するデータは、図5(c)のように、深さ方向の各位置における2次元のビームプロファイルのデータの集合であってもよいし、3次元ビームプロファイルデータであってもよい。また、制御装置61は、深さ方向の各位置における2次元のビームプロファイルから、図5(b)のように、粒子線の軸方向の線量分布を算出して、粒子線ビームプロファイル格納部63cに格納する。 Then, returning to step 702, the controller 61 irradiates the particle beam, detects the intensity distribution at the current position of the phosphor 51, converts it into the dose distribution (beam profile) of the particle beam, and (steps 702-701). These operations are repeated until the phosphor 51 is arranged at all measurement positions in the measurement range (depth direction) (step 705). After measuring the dose distribution at all the measurement positions in the measurement range, the control device 61 stores the beam profile at each position stored in the memory in the particle beam profile storage section 63c of the treatment planning device 63 (step 706). ). The data stored in the particle beam profile storage unit 63c may be a set of two-dimensional beam profile data at each position in the depth direction, as shown in FIG. 5(c), or three-dimensional beam profile data. may be In addition, the control device 61 calculates the dose distribution in the axial direction of the particle beam from the two-dimensional beam profile at each position in the depth direction, as shown in FIG. store in

制御装置61は、図8に示したように、格納した2次元ビームプロファイルまたは3次元ビームプロファイルを表示装置65に表示させる。これにより、ユーザは、現在の粒子線の線量分布を表示装置65の表示により確認することができる。また、粒子線ビームプロファイル格納部63cをデータベース構造とし、制御装置61が、粒子線ビームプロファイル格納部63cにビームプロファイルを時系列に格納する構成としてもよい。これにより、データベース内の時系列なビームプロファイルを図8のように表示装置65に表示することが可能になるため、ユーザは、時系列なビームプロファイルの変化を確認することも可能になる。 The control device 61 causes the display device 65 to display the stored two-dimensional beam profile or three-dimensional beam profile, as shown in FIG. Thereby, the user can confirm the current dose distribution of the particle beam by the display of the display device 65 . Alternatively, the particle beam profile storage unit 63c may have a database structure, and the controller 61 may store beam profiles in the particle beam profile storage unit 63c in time series. As a result, the time-series beam profile in the database can be displayed on the display device 65 as shown in FIG. 8, so that the user can also check changes in the time-series beam profile.

治療計画装置63の治療計画の作成手順について簡単に説明する。治療計画装置63の治療領域設定部63aは、予めX線CT装置等により撮影された被検体の画像を表示装置65等に表示する。不図示の入出力装置を介して、ユーザが治療領域を画像上で設定する等することにより、治療領域を設定したならば、治療領域設定部63aをこれを受け付ける。照射位置最適化計画部63bは、設定された治療領域を治療領域設定部63aから受け取るとともに、粒子線ビームプロファイル格納部63cから粒子線の軸方向の各深さでの線量分布(ビームプロファイル)を受け取って、治療領域全体にまんべんなく、所定値以上の線量が照射するための粒子線照射位置(スポット位置)を最適化計算により決定する。 A procedure for creating a treatment plan by the treatment planning device 63 will be briefly described. The treatment region setting unit 63a of the treatment planning device 63 displays on the display device 65 or the like an image of the subject captured in advance by an X-ray CT device or the like. When the user sets the treatment area on the image via an input/output device (not shown), the treatment area setting unit 63a accepts the treatment area. The irradiation position optimization planning unit 63b receives the set treatment region from the treatment region setting unit 63a, and stores the dose distribution (beam profile) at each depth in the axial direction of the particle beam from the particle beam profile storage unit 63c. The particle beam irradiation position (spot position) for uniformly irradiating the entire treatment area with a dose equal to or greater than a predetermined value is determined by optimization calculation.

これにより、治療計画装置63は、治療計画を作成することができる。このとき、本実施形態では、実際に照射される粒子線のビームプロファイルの測定結果が粒子線ビームプロファイル格納部63cに格納されているため、治療計画装置63は、このビームプロファイルを用いて治療領域全体にまんべんなく所定値以上の線量を照射する治療計画を精度よく作成することができる。 Thereby, the treatment planning device 63 can create a treatment plan. At this time, in the present embodiment, the measurement result of the beam profile of the particle beam actually irradiated is stored in the particle beam profile storage unit 63c. It is possible to accurately create a treatment plan for evenly irradiating the entire body with a dose equal to or greater than a predetermined value.

実際の治療時には、治療台15から粒子線ビームプロファイル検出器100を下ろし、被検体を搭載して粒子線21の軸方向と被検体とを位置合わせし、治療計画で設定された粒子線照射位置に粒子線21をそれぞれ照射する。 During actual treatment, the particle beam profile detector 100 is removed from the treatment table 15, the subject is mounted, the axial direction of the particle beam 21 is aligned with the subject, and the particle beam irradiation position set in the treatment plan is set. are irradiated with the particle beam 21 respectively.

本実施形態では、使用場所に設置後の粒子線治療装置において、粒子線ビームプロファイルを実測した結果を用いて、治療計画を作成できるため、照射精度を向上させることができる。 In the present embodiment, a treatment plan can be created using the results of actual measurement of the particle beam profile in the particle beam therapy system after installation at the place of use, so irradiation accuracy can be improved.

<<実施形態3>>
実施形態1および2の粒子線ビームプロファイル検出器100は、蛍光体51の主平面を、粒子線の中心軸に直交するように配置し、その面内の線量分布(ビームプロファイル)を測定する構成であったが、実施形態3の粒子線ビームプロファイル検出器は、図9のように、蛍光体51を、その主平面が粒子線21の中心軸に一致するように配置した構成である。光検出器55は、水槽40の側方に配置される。
<<Embodiment 3>>
The particle beam profile detector 100 of Embodiments 1 and 2 arranges the main plane of the phosphor 51 so as to be orthogonal to the central axis of the particle beam, and measures the dose distribution (beam profile) in that plane. However, the particle beam profile detector of Embodiment 3 has a configuration in which the phosphor 51 is arranged such that its main plane coincides with the central axis of the particle beam 21, as shown in FIG. The photodetector 55 is arranged on the side of the water tank 40 .

このような配置では、蛍光体51は、粒子線21の中心軸に沿って線状に蛍光を発光する。蛍光の光量分布は、粒子線21の中心軸方向の線量分布に対応する。蛍光体51から発せられた蛍光、水槽40の側面へ向かって進み、水槽40の側面部材42を透過する。よって、光検出器55は、側面部材42を透過した蛍光を検出する。 With such an arrangement, the phosphor 51 linearly emits fluorescence along the central axis of the particle beam 21 . The fluorescence light quantity distribution corresponds to the dose distribution of the particle beam 21 in the central axis direction. Fluorescence emitted from the phosphor 51 advances toward the side surface of the water tank 40 and passes through the side member 42 of the water tank 40 . Therefore, the photodetector 55 detects fluorescence transmitted through the side member 42 .

粒子線21の軸方向の蛍光の強度分布を、予め求めておいた蛍光強度と線量との関係を用いて較正することにより、粒子線軸方向の線量分布(ビームプロファイル)(図5(b)参照)を求めることができる。 By calibrating the fluorescence intensity distribution in the axial direction of the particle beam 21 using the relationship between the fluorescence intensity and the dose obtained in advance, the dose distribution (beam profile) in the particle beam axial direction (see FIG. 5(b) ) can be obtained.

蛍光体51を粒子線21の軸方向に回転させて、複数の回転角度について線量分布を求めることにより、粒子線21の3次元ビームプロファイルを求めることが可能である。 A three-dimensional beam profile of the particle beam 21 can be obtained by rotating the phosphor 51 in the axial direction of the particle beam 21 and obtaining the dose distribution for a plurality of rotation angles.

他の構成は、実施形態1,2と同様であるので説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the first and second embodiments, description thereof is omitted.

なお、上述してきた実施形態1~3では、人体を模擬した水の中に蛍光体51を配置する構成であるが、必ずしも水中でなくともよく、水以外のファントムや空気中に蛍光体51を配置してビームプロファイルを測定することも可能である。 In the above-described Embodiments 1 to 3, the phosphor 51 is arranged in water simulating the human body. It is also possible to position and measure the beam profile.

<<比較例>>
比較例として、水槽40の底面部材41や側面部材42の外側に蛍光体51を配置し、他の構成は実施形態1と同様にした構成の粒子線ビームプロファイル検出器で線量分布を測定する方法について検討する。
<<Comparative example>>
As a comparative example, the phosphor 51 is arranged outside the bottom member 41 and the side member 42 of the water tank 40, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. Consider.

水槽40の外に蛍光体を配置した場合、粒子線21は、水と水槽40の底面部材または側面部材を通過した後、蛍光体に到達する。例えば、図10(a)に示すように、水の深さ20cmの水槽40の底面部材41(1~2cm)の下面に蛍光体を配置すると、蛍光体に到達する粒子線21は、20cmの水で徐々に散乱された後、水槽40の底面部材41によって、さらに散乱された線量分布になる。そのため、蛍光体51は、水槽40の底面部材41による散乱分も加味された線量分布を蛍光に変換するため、線量分布の検出精度が低下する。 When the phosphor is arranged outside the water tank 40 , the particle beam 21 reaches the phosphor after passing through the water and the bottom member or the side member of the water tank 40 . For example, as shown in FIG. 10(a), when a phosphor is placed on the lower surface of the bottom member 41 (1 to 2 cm) of a water tank 40 with a water depth of 20 cm, the particle beam 21 reaching the phosphor is 20 cm deep. After being gradually scattered by water, the dose distribution is further scattered by the bottom member 41 of the water tank 40 . Therefore, since the phosphor 51 converts the dose distribution including the scattering by the bottom member 41 of the water tank 40 into fluorescence, the detection accuracy of the dose distribution is lowered.

水槽40による散乱の影響を除去するため、仮に、水槽40の底面部材41の厚さを水等価厚さに換算し、その分だけ水を減らした場合、粒子線の飛程を合わせることはできるが、水槽40による散乱の影響を除去することはできない。例えば、2cmの水槽40の底面部材41による粒子線の飛程損失(通過する物質厚[g/cm2])が2.2cmの水に相当する場合、水の深さを17.8cmにすることにより、17.8cmの水と2cmの水槽40の底面部材41を通過した粒子線のエネルギー損失を、20cmの水を通過した粒子線のエネルギー損失と一致させることができる。しかしながら、このように水の深さを調節した場合であっても、散乱の度合いは異なる。なぜなら、粒子線の散乱の度合いは、物質を組成する元素に依存し、重い原子の近くほど散乱されやすい。そのため、ガラスまたは樹脂で作られる水槽40による粒子線の散乱の影響を、水の深さの調節によって打ち消すことはできない。 In order to remove the influence of scattering by the water tank 40, if the thickness of the bottom member 41 of the water tank 40 is converted into a water equivalent thickness and the amount of water is reduced by that amount, the ranges of the particle beams can be matched. However, the influence of scattering by the water tank 40 cannot be eliminated. For example, when the range loss (thickness of the material passing through [g/cm 2 ]) of the particle beam due to the bottom member 41 of the water tank 40 of 2 cm is equivalent to 2.2 cm of water, the depth of the water is set to 17.8 cm. Thus, the energy loss of the particle beam passing through 17.8 cm of water and the bottom member 41 of the water tank 40 of 2 cm can be matched with the energy loss of the particle beam passing through 20 cm of water. However, even with this adjustment of water depth, the degree of scattering is different. This is because the degree of scattering of particle beams depends on the elements that compose the substance, and the heavier atoms are more likely to be scattered. Therefore, the influence of particle beam scattering by the water tank 40 made of glass or resin cannot be canceled by adjusting the depth of the water.

一方、水槽40による粒子線の散乱の影響を除去するために、図10(b)のように、水を入れていない状態で粒子線21を照射して水槽40により散乱した粒子線21を蛍光体51により測定し、その後、水を入れて水と水槽40により散乱した粒子線21を蛍光体51による散乱を測定し、両者の差分を求めることにより、水のみによる粒子線21の散乱の度合いを求めることも考えられる。しかしながら、物質中の粒子線の散乱のし易さは、エネルギーに依存し、エネルギーが高いビームは散乱されにくく、エネルギーが低いビームは顕著に散乱される。そのため、水の有無により、水槽40の底面部材41に到達する際の粒子線21のエネルギーが異なる上記測定方法は、水の有無により水槽40における散乱の度合いが異なるため、差分を求めても、水のみによる粒子線21の散乱の度合いを求めることはできない。 On the other hand, in order to eliminate the influence of particle beam scattering by the water tank 40, as shown in FIG. After that, the particle beam 21 scattered by the water and the water tank 40 is measured by the phosphor 51, and the difference between the two is obtained. It is also possible to ask for However, the easiness of scattering of particle beams in matter depends on the energy, with high-energy beams scattering less and low-energy beams scattering significantly. Therefore, in the above measurement method in which the energy of the particle beam 21 when reaching the bottom member 41 of the water tank 40 differs depending on the presence or absence of water, the degree of scattering in the water tank 40 varies depending on the presence or absence of water. The degree of scattering of the particle beam 21 by water alone cannot be determined.

また、水槽40の底面部材41や壁面部材を薄くして影響を抑えることも考えられるが、深さ30cmの水の水圧を受けても、たわみを生じることなく支える機能を維持する必要があり、ある程度以上に薄くすることは困難である。 It is also conceivable to reduce the influence by thinning the bottom member 41 and the wall member of the water tank 40, but it is necessary to maintain the function of supporting without bending even when subjected to the water pressure of 30 cm deep water. It is difficult to reduce the thickness beyond a certain level.

以上のことから、蛍光体51を水槽40の底面部材41や側面部材の外側に配置する比較例の構成の粒子線ビームプロファイル検出器は、水槽40による粒子線21の散乱の影響を除去することが難しい。そのため、比較例の粒子線ビームプロファイル検出器は、実施形態1~3の粒子線ビームプロファイル検出器100のよりも粒子線の線量分布の測定精度が低下する。 From the above, the particle beam profile detector having the configuration of the comparative example in which the phosphor 51 is arranged outside the bottom member 41 and the side member of the water tank 40 can eliminate the influence of scattering of the particle beam 21 by the water tank 40. is difficult. Therefore, the particle beam profile detector of the comparative example has lower measurement accuracy of the dose distribution of the particle beam than the particle beam profile detectors 100 of the first to third embodiments.

1:粒子線治療装置
11:入射器として使用される線形加速器
12:シンクロトロン加速器
13:ビーム輸送系
14:照射ノズル
15:治療台
21:粒子線
40:水槽
41:水槽底面部材
42:水槽側面部材
43:水
50:筐体
51:蛍光体
52:偏向部材
53:支持構造
54:回転軸
55:光検出器
56:駆動部
61:ビームプロファイル検出制御装置
61a:駆動制御部
62:ビーム制御装置
63:治療計画装置
73:集光光学系
74:駆動部
100:粒子線ビームプロファイル検出器
156:光学ステージ
1: Particle beam therapy device 11: Linear accelerator used as injector 12: Synchrotron accelerator 13: Beam transport system 14: Irradiation nozzle 15: Treatment table 21: Particle beam 40: Water tank 41: Water tank bottom member 42: Water tank side Member 43: Water 50: Housing 51: Phosphor 52: Deflecting member 53: Support structure 54: Rotating shaft 55: Photodetector 56: Driving unit 61: Beam profile detection control device 61a: Driving control unit 62: Beam control device 63: Treatment planning device 73: Condensing optical system 74: Driving unit 100: Particle beam profile detector 156: Optical stage

Claims (8)

上部開口を備え、内部に水が所定の深さまで蓄えられる水槽と、
前記水槽の底面に平行に前記水槽内に配置され、前記水槽の前記上部開口から深さ方向に進む粒子線の照射を受けて、少なくとも前記水槽の底面に向かって蛍光を発する板状の蛍光体と、
前記水槽の内壁に深さ方向に沿って備えられた第1軌道と、
前記蛍光体を保持して前記第1軌道に沿って移動することにより、前記水槽の水面から前記蛍光体までの距離を変更する蛍光体駆動部と、
前記水槽の底面部材よりも下方の空間に配置され、前記粒子線の照射を受けて前記蛍光体が発した蛍光のうち前記底面部材を透過した蛍光を偏向する偏向部材と、
前記偏向部材によって偏向された蛍光が到達する位置に配置された光検出器と、
前記光検出器と前記偏向部材との間に配置され、前記蛍光を集光する集光光学系と、
前記光検出器と前記偏向部材との間に、前記偏向された蛍光の光軸に平行に配置された第2軌道と、
前記光検出器を搭載し、前記第2軌道上の移動する光検出器駆動部と、
前記集光光学系を搭載し、前記第2軌道上を移動する集光光学系駆動部と、
前記蛍光体駆動部と、前記光検出器駆動部と、前記集光光学系駆動部とを制御する駆動制御部とを有し、
前記駆動制御部は、前記蛍光体駆動部を動作させることにより、前記蛍光体の水面からの距離を設定するとともに、前記光検出器駆動部と前記集光光学系駆動部とを動作させることにより、前記蛍光体の位置に応じて前記集光光学系と前記光検出器をそれぞれ予め定めた位置に配置し、前記偏向部材で偏向された前記蛍光を前記集光光学系で集光し、前記光検出器の受光面に結像させる
ことを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。
a water tank having an upper opening, in which water is stored up to a predetermined depth ;
A plate-like phosphor that is arranged in the water tank parallel to the bottom surface of the water tank and emits fluorescence toward at least the bottom surface of the water tank when irradiated with a particle beam traveling in the depth direction from the upper opening of the water tank. and,
a first track provided along the depth direction on the inner wall of the water tank;
a phosphor driver that holds the phosphor and moves along the first track to change the distance from the water surface of the water tank to the phosphor;
a deflecting member disposed in a space below the bottom surface member of the water tank for deflecting fluorescence transmitted through the bottom surface member among fluorescence emitted by the phosphor upon being irradiated with the particle beam;
a photodetector arranged at a position where the fluorescent light deflected by the deflection member reaches;
a condensing optical system disposed between the photodetector and the deflection member for condensing the fluorescence;
a second track arranged parallel to the optical axis of the deflected fluorescent light between the photodetector and the deflection member;
a photodetector driving unit mounted with the photodetector and moving on the second track;
a condensing optical system driving unit mounted with the condensing optical system and moving on the second orbit;
a drive control unit that controls the phosphor drive unit, the photodetector drive unit, and the condensing optical system drive unit;
The drive control unit sets the distance of the phosphor from the water surface by operating the phosphor drive unit, and operates the photodetector drive unit and the condensing optical system drive unit. and disposing the condensing optical system and the photodetector at respective predetermined positions according to the position of the phosphor, condensing the fluorescence deflected by the deflection member with the condensing optical system, Form an image on the light receiving surface of the photodetector
A particle beam profile detector characterized by:
請求項1に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であって、前記板状の蛍光体は、蛍光体粒子層を板状の支持体に搭載した構成であることを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。 2. A particle beam profile detector according to claim 1, wherein said plate-like phosphor has a structure in which a phosphor particle layer is mounted on a plate-like support. vessel. 請求項1に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であって、前記板状の蛍光体は、蛍光体を含有するセラミック、ガラス、または樹脂によって構成されていることを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。 2. A particle beam profile detector according to claim 1, wherein said plate-like phosphor is made of ceramic, glass, or resin containing phosphor. vessel. 請求項1に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であって、前記水槽のうち前記蛍光が通過する領域は、前記蛍光を透過する部材であって、前記蛍光の反射防止構造を有する部材によって構成されていることを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。 2. The particle beam profile detector according to claim 1, wherein a region of said water tank through which said fluorescence passes is composed of a member that transmits said fluorescence and has an antireflection structure for said fluorescence. A particle beam profile detector, characterized in that: 請求項に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であって、前記反射防止構造は、前記部材に設けられた凹凸構造、または、前記部材に取り付けられた偏光フィルムであることを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。 5. A particle beam profile detector according to claim 4 , wherein said antireflection structure is a concavo-convex structure provided on said member or a polarizing film attached to said member. beam profile detector. 請求項に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であって、前記水槽の前記底面部材と前記光検出器との間には、蛍光波長を選択的に透過する光学フィルタが配置されていることを特徴とする粒子線ビームプロファイル検出器。 2. The particle beam profile detector according to claim 1 , wherein an optical filter selectively transmitting fluorescent wavelengths is arranged between said bottom member of said water tank and said photodetector. A particle beam profile detector characterized by: 治療対象を搭載するための治療台と、粒子を加速して粒子線を出射する加速器と、前記粒子線を前記治療対象に向かって照射する照射ノズルと、前記治療台に搭載されて前記粒子線の線量分布を測定する粒子線ビームプロファイル検出器とを有し、
前記粒子線ビームプロファイル検出器は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の粒子線ビームプロファイル検出器であること特徴とする粒子線治療装置。
A treatment table for mounting a treatment target, an accelerator that accelerates particles and emits a particle beam, an irradiation nozzle that irradiates the particle beam toward the treatment target, and the particle beam that is mounted on the treatment table. and a particle beam profile detector that measures the dose distribution of
A particle beam therapy system, wherein the particle beam profile detector is the particle beam profile detector according to any one of claims 1 to 6 .
請求項の粒子線治療装置であって、ビームプロファイル格納部と、照射位置最適化計画部とをさらに有し、
前記粒子線ビームプロファイル検出器は、粒子線の少なくとも中心軸に垂直な面内の線量分布を測定して、測定結果を前記ビームプロファイル格納部に格納し、
前記照射位置最適化計画部は、前記ビームプロファイル格納部から前記線量分布を読み出して、当該線量分布を用いて前記治療対象の前記粒子線を照射すべき複数の位置を決定することを特徴とする粒子線治療装置。
The particle beam therapy system according to claim 7 , further comprising a beam profile storage unit and an irradiation position optimization planning unit,
The particle beam profile detector measures a dose distribution in at least a plane perpendicular to the central axis of the particle beam and stores the measurement results in the beam profile storage unit;
The irradiation position optimization planning unit reads the dose distribution from the beam profile storage unit, and uses the dose distribution to determine a plurality of positions of the treatment target to be irradiated with the particle beam. Particle therapy equipment.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001346894A (en) 2000-06-08 2001-12-18 Mitsubishi Electric Corp Dosimeter
JP2003240858A (en) 2002-02-14 2003-08-27 Mitsubishi Electric Corp Absorbed dose distribution measuring device
JP2016198236A (en) 2015-04-09 2016-12-01 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター Radiation monitoring system
WO2017002830A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 株式会社日立製作所 Radiation measuring apparatus
JP2019088413A (en) 2017-11-13 2019-06-13 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Radiotherapy system and water phantom device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001346894A (en) 2000-06-08 2001-12-18 Mitsubishi Electric Corp Dosimeter
JP2003240858A (en) 2002-02-14 2003-08-27 Mitsubishi Electric Corp Absorbed dose distribution measuring device
JP2016198236A (en) 2015-04-09 2016-12-01 公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター Radiation monitoring system
WO2017002830A1 (en) 2015-06-30 2017-01-05 株式会社日立製作所 Radiation measuring apparatus
JP2019088413A (en) 2017-11-13 2019-06-13 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 Radiotherapy system and water phantom device

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